第8章第1节自然资源的开发利用基础课时21金属矿物、海水资源的开发利用学案测试含答案

基础课时21金属矿物、海水资源的开发利用学习目标1.了解金属在自然界中的存在形式,理解金属冶炼的一般原理,掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法。2.了解海水的主要组成元素、海水资源及开发利用的主要方式,掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法。3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识,体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。一、金属矿物的开发利用(一)知识梳理1.金属元素的存在形式2.金属的冶炼(1)金属的冶炼将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来,用于生产各种金属材料,这一过程在工业上称为。

(2)原理:利用氧化还原反应原理,在一定条件下,使金属离子电子被成金属原子,从而获得金属单质。即Mn++ne-===M。

(3)冶炼的方法(写出对应化学方程式)3.金属矿物资源的开发和利用(1)提高金属矿物的利用率;(2)开发环保高效的金属冶炼方法;(3)防止;

(4)加强废旧金属的回收和再利用;(5)使用其他材料代替金属材料。(二)互动探究材料1下图是人类冶炼金属的历史时间材料2下图是从铝土矿和废旧铝质饮料罐获取铝的工艺流程:a.b.废旧铝质饮料罐液态铝—→铝锭资料卡片资料卡片:(1)以铝土矿为原料生产1kg铝的资源及能耗铝土矿:4kg煤:0.5kg燃料油:0.25kg纯碱:0.5kg石灰:0.5kg氟化钙:0.04kg焙烧碳素:0.6kg冰晶石:0.03kg电能能耗≥6.7×107J(2)以废旧饮料罐生产1kg铝消耗资源及能耗废旧饮料罐1.01kg,电能能耗≤3.35×106J材料3利用铝热反应可以在野外焊接大截面的钢轨,其原理为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,某小组用如图所示仪器及试剂探究铝热反应。其实验现象记录如下:①剧烈反应,火星四射。②放出大量的热,纸漏斗下端被烧穿,有红热熔融物落入细沙上,冷却后变为黑色固体。【问题讨论】问题1分析推测人类发现和使用金属材料受哪些因素的影响?为什么?

问题2计算表明,生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J,回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿得到铝相比,前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较,从能源消耗和环境污染两个角度分析,为什么要加强废旧金属回收利用?

问题3根据铝热反应的有关描述,回答以下问题:(1)铝热反应需要高温条件,是否还需要持续加热?

(2)实验中,镁条、氯酸钾的作用是什么?引发反应的操作是什么?

(3)蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么?

【探究归纳】1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系在金属活动性顺序中,金属的位置越靠后,其阳离子越容易被还原,金属的位置越靠前,其阳离子越难被还原。2.冶炼镁时,选择MgCl2而不是MgO,因为MgO熔点高,耗能多;冶炼铝时,选择Al2O3而不是AlCl3,因为AlCl3的沸点比熔点低,易升华,是共价化合物,熔融状态下不导电。3.铝热反应是利用铝的强还原性,在高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出来,因此只有Al和比Al活泼性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂。铝热剂为混合物,不仅仅是铝和铁的氧化物,铝粉和其他金属氧化物(如Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末也可组成铝热剂。1.下列说法不正确的是()A.自然界中不存在游离态的金属单质B.金属活动性不同,冶炼方法也有所不同C.地球上金属矿物资源是有限的,因此,应提高金属矿物的利用率D.废旧金属的回收利用,有利于环境保护2.铝热反应有广泛的用途,实验装置如图1所示。下列说法错误的是()A.铝热反应的能量变化可用图2表示B.Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂C.铝热反应只能用于冶炼铁、锰、铬、镁等熔点较高的金属D.铝热反应可用于焊接铁轨,反应的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O33.下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是()选项冶炼原理方法A2HgO2Hg+O2↑热分解法B2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电解法C4CO+Fe3O43Fe+4CO2热还原法DFe2O3+2Al2Fe+Al2O3热分解法二、海水资源的开发利用(一)知识梳理1.海水资源的特点海水中溶解和悬浮着大量的和。海水中含量最多的两种元素,加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素,其总含量超过99%,其他元素为。虽然海水中元素的种类很多,总储量,但许多元素的富集程度却。

2.海水资源的利用方法3.海水中化学元素的开发利用从海水中制得的氯化钠,可以食用,同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。从海水中可以制取及其他化工产品。

4.海水综合利用海水淡化与化工生产、能源开发等相结合已成为海水综合利用的重要方向。如图为海水的综合利用示意图,请补全表格内容。(二)互动探究溴及其化合物在工农业生产中有着广泛的应用,工业上用一种叫“吹出法”的技术从海水中提取溴,其生产流程如下:【问题讨论】问题1请尝试写出①、③、④过程中反应的离子方程式?

问题2过程②和④通入空气、水蒸气利用溴单质的什么性质?过程①获取了游离态的溴,过程③又将其转变为化合态的溴,其目的是什么?

问题3过程⑤蒸馏过程中温度控制在80~90℃,温度过高或过低都不利于生产,原因是什么?

问题4为什么不直接用第一步通入氯气后的浓缩海水直接蒸馏得到液溴?

【探究归纳】1.海水中盐的利用氯碱工业2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑制钠和氯气2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑制盐酸H2+Cl22HCl制漂白液Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O制漂白粉2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O2.海水提镁分解贝壳制取氢氧化钙CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2O===Ca(OH)2沉淀镁离子Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓制备氯化镁Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O制取金属镁MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑3.海带提碘海带海带灰滤液含I2溶液I2的CCl4溶液单质I2主要反应:Cl2+2I-===I2+2Cl-或2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O。1.在海水资源的综合利用中,不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是()A.溴、碘单质 B.钠、镁单质C.食盐、淡水 D.烧碱、纯碱2.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是()A.上述过程涉及氧化还原反应B.可以采用蒸馏法从海水中获得淡水C.工业生产常选用NaOH作为沉淀剂D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收3.从海带中提取碘单质,工艺流程如下。下列关于海带制碘的说法错误的是()干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液A.实验室灼烧干海带在坩埚中进行B.沸水浸泡的目的是使I-充分浸出C.由滤液获得碘水,发生的离子反应为2I-+H2O2===I2+2OH-D.可以用淀粉溶液检验碘水中的I24.溴及其化合物在生产中有广泛应用。工业上常用“吹出法”从海水中提溴,工艺流程示意图如下:下列说法不正确的是()A.向酸化的海水中通入氯气的反应为Cl2+2Br-===Br2+2Cl-B.海水中Br-经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集C.SO2吸收溴的反应离子方程式:SO2+2H2O+Br2===2H++SO4D.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节:课后完成第八章基础课时21基础课时21金属矿物、海水资源的开发利用一、(一)1.游离化合2.(1)金属的冶炼(2)得到还原(3)2HgO2Hg+O2↑2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑MgCl2(熔融)Mg+Cl1↑2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑Fe2O3+3CO2Fe+3CO2Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe3.(3)金属的腐蚀(二)问题1影响因素主要是金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。因为金属越活泼其还原性就越强,离子的氧化性越弱,得电子能力越弱,就越难被还原,故使用的时间越晚。问题2从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量,用铝土矿生产铝,能耗高,资源消耗量大,在生产过程中会产生大量的废气、废液及废渣,对大气、水体及土壤会产生很大污染;而用废旧饮料罐生产铝,能耗低,资源消耗量小,对环境污染很小,变废为宝,既可以减少废旧金属对环境的污染,还可以提高矿物有效利用率,是可持续发展的必然要求。问题3(1)铝热反应为放热反应,放出的热可以维持反应继续进行,因此不需要持续加热。(2)镁条是引燃剂,氯酸钾为助燃剂,点燃镁条,促使氯酸钾分解,释放出氧气,使镁条更剧烈燃烧,单位时间内放出更多热量,从而引发Al和Fe2O3发生反应。(3)一是防止蒸发皿炸裂,二是防止生成的熔融物溅出。对点训练1.A[自然界中的金属绝大多数以化合态形式存在,极少数金属如Au、Pt等以游离态存在,A错误;金属活动性不同,金属阳离子被还原的难易程度不同,冶炼方法不同,B正确;金属资源是有限的,既要提高金属矿物的利用率,又要回收利用废旧金属,C、D正确。]2.C[A项,铝热反应是放热反应,能量变化可用图2表示;B项,Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂;C项,镁的活泼性大于Al,不能用铝热反应冶炼金属镁;D项,铝热反应可用于焊接铁轨,反应的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。]3.D[活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼,故A、B、C正确,D错误。]二、(一)1.无机物有机物O、H微量很大很低2.蒸馏法电渗析法反渗透法3.镁、钾、溴4.淡水钠氯气钾溴(二)问题1①Cl2+2Br-Br2+2Cl-。③SO2+Br2+2H2OSO42-+2Br-+4H+④Cl2+2Br-Br2+2Cl-。问题2Br2易挥发,利用空气或水蒸气可以将Br2从海水中吹出;将溴单质再转化为溴离子的目的是使Br-浓缩,提高Br2的提取效率。问题3温度过高,水蒸气挥发性增强,使溴的纯度降低;温度太低,溴的挥发性减小,导致溴单质不能充分挥发。问题4第一步氧化后的海水虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,消耗大量能源,产品成本高。对点训练1.C[海水中氯、溴、碘、镁、钠都以化合态形式存在,若制取其单质,必须经过化学变化;从海水中提取食盐和海水的淡化主要是将海水进行蒸发或蒸馏,是物理变化;而由饱和食盐水制取烧碱需电解,为化学变化。]2.C[由于Ca(OH)2比NaOH便宜,工业生产中常选用Ca(OH)2作为沉淀剂,故C错误。]3.C[干海带灼烧得到海带灰,沸水浸泡海带灰,过滤得到含有碘离子的滤液,加入酸化的过氧化氢溶液氧化碘离子生成碘单质,加入四氯化碳萃取分液得到碘的四氯化碳溶液。固体灼烧应在坩埚中进行,A正确;沸水浸泡海带灰的目的是加快I-的溶解,并使之溶解更充分,B正确;由滤液获得碘水,正确的离子方程式为2I-+2H++H2O2I2+2H2O,C错误;